刘旺平

（伊犁钢铁股份有限公司  新疆伊犁  835000）

摘  要：新疆伊犁钢铁股份有限公司65t转炉采用吹炼结束直接倒炉出钢的工艺，为了减少倒炉出钢过程中，转炉钢渣进入钢包，伊钢开发了新型转炉压渣剂，在出钢时从炉口人工加入，减少了转炉泡沫渣进入钢包的事故，本文予以介绍，供同行参考。

关键词：转炉泡沫渣；压渣剂；钢渣改质

0  前言

新疆伊犁钢铁股份有限公司65t转炉，主要生产建筑用钢，转炉为了提高产能，采用转炉吹炼结束直接倒炉出钢的工艺，这种工艺最大的优点是节约了转炉倒炉测温取样和倒渣的时间，但是这种操作工艺，会导致转炉泡沫渣在出钢过程中，从炉口倒入钢包中，引起转炉脱氧合金化工艺受影响。为了解决这种工艺短板，伊钢转炉在出钢过程中，人工从炉口向渣面加入压渣剂消泡，部分的炉次向转炉炉渣表面吹入氮气消泡。由于没有专业的压渣剂，转炉先后使用过冷态钢渣、转炉镁质喷补料等材料，压渣效果和压渣成本是困扰伊钢转炉操作的关键因素。另外一方面，使用镁质喷补料，增加了转炉钢渣中f～MgO的含量，对于转炉钢渣的资源化利用产生了负面影响。

为解决伊钢转炉压渣消泡的功能性材料，伊钢转炉作业区开展了技术攻关，针对转炉钢渣泡沫渣的消泡原理进行了系统的分析，开发了富含SiO₂、Al₂O₃、Na、F的压渣消泡剂，在转炉生产中应用后取得了良好的试验效果，并且对于消除转炉钢渣中的f-CaO和f-MgO也有积极的意义，本文在此予以浅述，供同行参考。

1  65t转炉的工艺特点和泡沫渣原理

1.1 转炉的工艺参数

转炉的公称容量：65吨

造渣的主要材料：石灰、菱镁矿

转炉的渣量kg/吨钢：115

转炉钢渣的主要成分见下表1

表1：转炉钢渣的成分

Table 1: composition of converter steel slag

1.2 转炉泡沫渣的形成和压渣消泡的方法

转炉炼钢过程中，造渣加入的石灰和菱镁矿被熔解成为渣液后,转炉钢渣成为具有一定粘度的液态流体。转炉在冶炼过程中，转炉氧枪向熔池吹入高速的氧气射流，转炉熔池内的金属铁液受冲击后，部分铁液与炉渣、炉气三相乳化，炉渣中弥散有大量小铁液颗粒。

脱碳反应开始后产生的CO/CO₂气体在穿透渣层逸出过程中，熔解的渣液成为气体的液膜,由2CaO·SiO₂，3CaO·P₂O₅^[1、2、3]，MgO，MgO·SiO₂等悬浮物质点分割开,随着气体的不断逸出进入渣液的液膜, 形成一个个气泡,气泡压力的增大，熔解的渣液体积随着气体的膨胀变大到几十,甚至上百倍,这是转炉泡沫渣形成的原理，其基本原理图见下图1^[1]_。

Figure 1: the basic principle of foaming slag

图1：泡沫渣的基本原理图

转炉冶炼过程中良好的泡沫渣对于转炉的冶炼有利，主要体现在泡沫渣能够扩大脱磷和脱碳等冶金物理化学反应的界面，提高反应能力，并且良好的泡沫渣能够覆盖熔池，减少吹炼过程中的金属飞溅损失。

随着转炉吹炼终点结束，熔池内剧烈的碳氧反应趋于结束，泡沫渣的高度随着脱碳反应减缓大幅度降低，但是钢液-炉渣之间的平衡还没有达到，仍然有脱碳反应产生的气体进入炉渣，炉渣仍然呈现泡沫化的状态，并且弥散在炉渣中的小铁液颗粒，与钢渣中的氧反应，产生CO/CO₂气泡，也是冶炼终点炉渣呈现泡沫化状态的一个辅助原因。

转炉冶炼过程中，熔池内不断的有CO/CO₂气体产生，逸出过程中进入泡沫渣中一个个小气泡中，小气泡中气体压力增加，造成小气泡破裂，转炉冶炼过程中的泡沫渣，是一个泡沫渣不断形成，又不断被破坏的循环。转炉冶炼终点，熔池内产生CO/CO₂气体的量较少，故冶炼终点的泡沫渣能够稳定维持一段时间，此时要破坏泡沫渣的结构，采用压渣剂消泡是转炉炼钢的一种工艺方法。

从原理上讲通常有物理消泡和化学消泡两种工艺模式。通过向炉内加入原料，击碎炉渣泡沫、提高炉渣黏度快速降低炉渣温度、达到消泡目的的，这种压渣消泡剂侧重于物理作用；另外一方面，加入碳质材料，对炉渣进行脱氧以降低渣中FeO，提高炉渣熔点及黏度，这种消泡剂侧重于化学作用。中国宝武集团某转炉厂使用的压渣剂，其成分如下表2：

表2:压渣剂的主要成分

Table 2: the main component of slag agent

2   新型压渣剂的消泡机理与应用

2.1 压渣剂研制的工艺原理与思路

通过转炉冶炼终点泡沫渣的特点分析，我们发现转炉冶炼终点炉渣中FeO+MnO含量高，炉渣的粘度小，我们认为如果在此基础上，进一步降低炉渣的粘度，炉渣的泡沫就容易破泡，降低炉渣泡沫化高度。

考虑到伊钢转炉压渣消泡的特点，即倒炉出钢过程中，压渣消泡要在5～10s左右的时间内完成消泡压渣，我们选择了富含SiO₂和Al₂O₃酸性物质的材料生产压渣剂，新型压渣剂的主要成分见下表3：

以上压渣剂有以下的几方面的功能：

(1) SiO₂、Al₂O₃、Na、F均是降低炉渣粘度的物质，加入后炉渣中，能够在5s左右迅速降低炉渣的粘度，促进炉渣破泡；

(2) 新型压渣剂的比重控制在2.5～3.5t/m³之间，即比重大于液态炉渣的比重，便于加入到炉渣中后，迅速穿透炉渣，具有物理消泡的基本功能；

(3) 新型压渣剂中提高Al₂O₃的含量，在压渣消泡后，能够与炉渣中的f-MgO反应，形成镁铝尖晶石相，对于溅渣护炉工艺有利；

(4) 新型压渣剂拉运到现场后，向材料中加入适量的水，材料中的水分控制在15%以内，利用材料中的水分，在炉渣中汽化逸出过程中形成的水蒸气，进入气泡中达到消泡的工艺目的。

2.2压渣剂的制作工艺

新型压渣剂利用废弃刚玉质耐火材料生产（Al₂O₃含量大于65%）为主原料生产，将废弃刚玉质耐火材料拉运到生产厂区，首先挑拣出其中的工业垃圾和含铁的原料以后，使用颚式破碎机，破碎成为50mm以下的颗粒，然后再在雷蒙磨内，加工成3mm以下的粉末，然后添加粘土粉末等材料，混合均匀后拉运到转炉生产线待用。

2.3 使用效果

在65吨转炉使用新型压渣剂，实验1吨，在转炉出钢过程中，人工从炉口加入以上压渣剂，每次使用15～40kg，其余冶炼工艺按照传统的工艺进行。使用的结果表明，这种新型压渣效果明显，消泡时间控制在5s～10s，转炉加入压渣剂后，转炉泡沫渣能够迅速的达到消泡压渣的工艺目的，加入量少，减轻了炼钢工压渣消泡的劳动强度。

3   结论

1）65t转炉采用富含SiO₂、Al₂O₃、Na、F元素的压渣剂，能够满足转炉出钢时压渣消泡的工艺要求，防止了出钢过程中钢渣从炉口进入钢包的事故。

2）新型的转炉压渣剂加入富含Al₂O₃的材料，对于转炉后续溅渣护炉工艺有益，并且能够减轻转炉钢渣中f-MgO在资源化利用过程中的危害。

3）新型压渣剂中添加适量的水，利用水蒸气逸出达到消泡的工艺方法，是一种实用的工艺技术。

参考文献：

[1]  龚洪君，废钢渣用于转炉炼钢压渣调渣的实践与分析，四川冶金[J] 2009（1）：15

[2]  乐可襄，熔渣泡沫化与熔渣性质的关系，炼钢[J] 1999（3）：15

[3]  F.奥特斯，钢冶金学，冶金工业出版社[M]  1998：68～424